球墨铸铁夹杂物的电解萃取研究

采用扫描电镜和透射电镜研究了球铁铸件中夹杂物的形貌和成分,并且通过电解萃取的方式将夹杂物从原铁液、球化后、铸件试样中提取出来后进行XRD分析,同时对铸件中夹杂物的分布进行了研究。结果表明,通过电解萃取可以将球铁件中稳定的夹杂物提取出来,铸件中夹杂物主要由SiO_2、MgO-MnO和MgO-FeO组成,单铸Y型试块不同位置夹杂物含量相差较大,试块顶部夹杂物最多,达到1.30%,底部和中部夹杂物含量相对较少,分别是1.14%、1.01%。     

厚规格X80管线钢轧制过程中夹杂物演变行为的研究

采用金相显微镜对X80管线钢轧制前后的夹杂物进行了评级和数量统计,用扫描电子显微镜检测了轧制前后夹杂物形态变化,并用能谱分析仪(EDS)分析了夹杂物化学成分。结果表明:铸坯中主要为小尺寸球形夹杂物。铸坯轧制后,D类夹杂物细系的级别值变大,而D类夹杂物的粗系和DS类夹杂物的级别均降低;铸坯试样和钢板试样的1/4位置,夹杂物级别都比较高,在1/2位置,夹杂物级别都比较低;轧制后,小尺寸(3μm)夹杂物的数量增加,大尺寸夹杂物的数量减小。X80管线钢中的夹杂物多为Ca、Mg、Al、O、S等元素组成的硫化物-氧化物复相夹杂,不同类型的夹杂物在不同轧制过程中变形行为不相同。     

大平面注塑机模板球墨铸铁件的铸造工艺设计

介绍了MA型大平面注塑机模板铸件的结构及技术要求,从模具设计、浇注系统设计、铁液成分控制、球化处理、孕育处理等多方面出发,设计了大平面注塑机模板铸件的生产工艺,并且在操作过程中对每一道工序进行严格控制,成功生产出了合格的铸件。经检测,附铸试块的球化率达到95%,石墨大小达到6级,抗拉强度410 MPa,屈服强度285MPa,伸长率13.5%,硬度165 HB,均满足技术要求,铸件依据EN 12680-3和EN 1369标准进行100%超声波探伤及磁粉探伤,铸件质量完全满足铸件验收规范。     

风电底座球铁铸件力学性能与金相组织的研究

对比分析了QT400-18AL风电球墨铸铁件底座的本体以及附铸试块的力学性能、金相组织,结果表明：珠光体以及夹杂物的存在对铸件本体力学性能有不利影响,使本体性能与附铸试块相比存在很大的差异,需要对生产过程作严格的质量控制;珠光体体积分数越高,低温冲击值及其伸长率越低;石墨球直径越小,石墨分布越均匀,低温冲击值、伸长率以及抗拉强度越高;石墨球数增加,低温冲击值以及伸长率呈增加的趋势.     

问答与讨论信箱

72笔者公司生产QT600-3大型铸件,如何预防夹渣物的形成?解答一:球铁中夹渣物的来源:(1)铁液经Mg及RE处理后,铁液中的S、O与Mg及RE要发生一系列反应而生成硫化物、氧化物及硅酸镁等非金属夹杂物。这些夹杂物的密度比铁液小,在球化处理后的扒渣不彻底或铁液温度低,夹杂物残留在铁液中或上浮慢,来不     

球墨铸铁中Ti-Ce复合夹杂物的研究

以稀土镁球墨铸铁为研究对象,用扫描电镜观察了其中的夹杂物,并进行元素面扫描分析,结合热力学计算结果和动力学条件,分析了Ti-Ce-S复合夹杂物的形成过程.结果表明,Ti-Ce-S复合夹杂物呈块状,分布在珠光体和铁素体的晶界处,尺寸为3 μm;球化处理过程中,CeS为TiS的形成提供非均匀形核核心,Ce对TiS的还原作用是促进Ti-Ce-S复合夹杂物形成的主要因素,Ti-Ce还与镧、钡、镁等元素复合形成夹杂物,分别是Ti-Ce-La-S、Ti-Ce-Ba-S、Ti-Ce-Ba-Si-S、Ti-Ce-V-C和Ti-Ce-La-Mg-C-N-S复合夹杂物.钛、铈等元素间的充分反应和此类夹杂物的有效去除是保证球化效果的重要因素.     

铸态QT800-5支架的生产试验

介绍了球墨铸铁支架的铸件结构及技术要求。详细阐述了该铸件的生产工艺:(1)采用低Ti生铁、优质废钢以及增C工艺,加入适量Cu、Ni合金元素,合理控制各化学成分含量;(2)采用喂丝球化处理工艺和二次孕育处理工艺,对铁液进行预处理,保证铁液质量;(3)将浇注温度控制在1 380～1 400℃,浇注时间控制在14～20 s。经过样件试制及小批量生产证明,熔炼工艺合理,除个别少量铸件外,铸件本体的力学性能均符合技术要求,且同炉次附铸Y型试棒的力学性能均符合技术要求。     

水平连铸大直径球铁型材中夹杂物的研究

对大直径球墨铸铁型材中夹杂物的分布、尺寸、成分进行了研究。结果表明,主要的夹杂物聚集在型材中心线上方3/4R附近,多数呈丝状分布,且尺寸较大。SEM结果表明,几乎所有的丝状、块状及散落状的夹杂物都分布在铁素体中,且周围通常有退化石墨存在。颗粒状夹杂物则在铁素体和珠光体中都有分布。EDS和EPMA结果说明,由于RE-Mg球化剂与铁液中其他元素反应而导致的镁不足是促成多数夹杂物(尤其是丝状、块状和散落状夹杂物)形成的主要原因。夹杂物和退化石墨的存在对型材的力学性能不利。因此,选用合适的球化处理工艺及参数对防止夹杂物产生、保证大直径型材的组织与性能有重要的意义。     

非金属夹杂物引起铸钢制动盘早期裂纹的研究

介绍了疲劳裂纹形成的机理,通过试验分析和工艺改进,得出以下结论:(1)非金属夹杂物的成分、数量、形状、分布以及在基体中的空间分布等影响铸钢件的性能;(2)非金属夹杂物对铸钢件的强度影响相对较小,但塑性、韧性和断裂韧性随着夹杂物数量增加而大幅度下降;(3)制动盘摩擦面早期裂纹是由于非金属夹杂物数量超标、不合适的形态及分布引起的;(4)采用Ca和RE进行脱氧处理,可使非金属夹杂物球化,球形的表面积最小,且不会产生应力集中的效应,从而提高钢的塑性、韧性和断裂韧性,防止制动盘产生早期裂纹。     

球墨铸铁中含Ti夹杂物的研究

借助扫描电镜观察球铁中夹杂物并对其进行能谱分析,结合热力学计算结果研究了球铁中钛元素的热力学、动力学行为和含Ti夹杂物的组成、形貌、尺寸及分布状态.结果表明:在1 373～1 873 K,球铁中能够形成TiC、TiN、TiS、TiO2、Ti2O3和Ti3O5夹杂物,其中氧化物最易形成,其次为硫化物、氮化物和碳化物;球铁中存在TiC单相夹杂物,Ti-La-Ce-Mg-C-N-S稀土复相夹杂物和Ti-Mg-Si-C-N、 Ti-V-Si-C等复相夹杂物,夹杂物以多边形为主,尺寸在1～3 μm,分布在珠光体与铁索体基体中,少量夹杂物分布在晶界处.在钛与稀土元素的中和反应和含钛氧化物与碳的还原反应共同作用下,球铁中能形成大量富集稀土元素的含Ti复相夹杂物.     

化学成分对大型厚壁铸态铁素体球铁性能的影响

在实际生产条件下,对近百组25mm 50mm Y型试块和70mm附铸试块以及铸件本体的理化检验结果进行统计与分析,查明了C、Si、RE Mg四元素含量对三种试样的抗拉强度,屈服强度和延伸率的影响规律;在铸件本体解剖检验的基础上,建立了单铸试块,附铸试块与铸件本体性能间的对应关系.     

非金属夹杂物引起铸钢制动盘早期裂纹的研究

介绍了疲劳裂纹形成的机理,通过试验分析和工艺改进,得出以下结论:(1)非金属夹杂物的成分、数量、形状、分布以及在基体中的空间分布等影响铸钢件的性能;(2)非金属夹杂物对铸钢件的强度影响相对较小,但对塑性、韧性和断裂韧性随着夹杂物数量增加而大幅度下降;(3)制动盘摩擦面早期裂纹是由于非金属夹杂物数量超标、不合适的形态及分布引起的;(4)采用Ca和RE进行脱O处理,可使非金属夹杂物球化,球形的表面积最小,且不会产生应力集中的效应,从而提高钢的塑性、韧性和断裂韧性,防止制动盘产生早期裂纹。     

SPHC铸坯中的非金属夹杂物研究

针对河北某钢铁公司BOF-LF-CC生产的SPHC铸坯的质量问题进行了研究。结果表明,铸坯中T[O]含量为38.2×104%,显微夹杂数量为32.02个/mm2,大型夹杂含量为30.2 mg/10 kg,个别炉次大型夹杂物含量高达1242.4 mg/10 kg。300μm以上的夹杂物占总量的33.3%~96.3%,其中绝大多数以SiO2-Al2O3-MgO-CaO-TiO2-Mn O复合夹杂物的形式存在。夹杂普遍存在K、Na元素,连铸过程中存在严重的结晶器卷渣现象。稳定生产工艺、减少非稳态浇注的影响是提高铸坯质量的关键。     

超低硫X65管线钢中非金属夹杂物研究

对本钢超低硫X65管线钢中夹杂物的研究结果表明,LF精炼初期,钢中夹杂物主要是球形、多边形和大量簇状的Al2O3夹杂物,99.1%的夹杂物尺寸小于20μm。微合金化后,部分Al2O3夹杂物中出现TiO、SiO2、MnS等成分。钙处理后,夹杂物的平均直径达到8.58μm,大量夹杂物为含有微量MgO、SiO2或MnS等的2~50μm的球形mCaO.nAl2O3,部分为Al2O3、MnS、CaS或CaS-MnS。铸坯中夹杂物数量最少且尺寸最小,96.9%的夹杂物尺寸小于10μm,未发现大于50μm的夹杂物,平均直径为3.71μm。铸坯中大部分为球形的以mCaO.nAl2O3为主要成分的复合夹杂物,还有少量的Al2O3、MnS和CaS夹杂物等。     

316L不锈钢板坯金相组织和夹杂物分析

不锈钢铸坯内部质量直接影响着最终产品的表面质量和力学性能.对316L奥氏体不锈钢板坯中金相组织和夹杂物进行了检测分析.结果表明:316L不锈钢铸坯的表层残留铁素体呈骨骼状分布,角部晶粒细小;铸坯中心残留铁素体相比较分散,呈条状或不连续骨架形式分布;铸坯三角区铁素体含量最高为15.17％,明显高于其他部位;铸坯中夹杂物都呈现为球状,类型为Al2O3-MgO-CaO-SiO2;三角区5～10 μm的夹杂物数量多,心部试样以0～5 μm的夹杂物为主.     

差压铸造铝合金汽车转向节的夹杂物分析

对差压铸造生产的A356铝合金转向节铸件进行了疲劳性能测试、疲劳断口扫描、XRF观察、金相组织观察与夹杂物统计、电解萃取夹杂物、XRD和EDS等试验。结果表明,铸件中夹杂物主要是氧化夹杂物,还包括少量的氮化物、碳化物和金属杂质等,而且铸件上部的夹杂物多于下部,右侧中Al_2O_3和SiO_2夹杂物的含量略高于左侧的铸件。     

大断面铸态球墨铸铁支撑架的工艺实践

大断面铸态球墨铸铁支撑架铸件,大部分壁厚237 mm,要求厚大部位100％超声波探伤检测.根据铸件的结构及技术要求制定了合理的浇注和熔炼工艺,通过对原材料及化学成分的严格控制,并选择合适的添加元素,成功生产了支撑架铸件.检测附铸试块的化学成分及力学性能完全满足技术要求,为厚大球铁件的质量稳定控制提供了很好的生产经验.     

夹杂物对FGH96合金低周疲劳寿命的影响及寿命预测

本文通过人工植入Al2O3 和SiO2夹杂物的方法,制备含不同尺寸夹杂物的FGH96合金低周疲劳试样,在650℃下进行不同应变幅的低周疲劳试验,对试样断口进行观察、统计分析,定量分析了夹杂物的尺寸、位置、种类和外加载荷应变幅对低周疲劳寿命的影响,建立了夹杂物特性与低周疲劳寿命的关系。结果表明,应变幅为0.8%,疲劳源区以内部夹杂物为主;当应变幅为0.9%时,疲劳源区为表面夹杂物和不含夹杂物的试样表面的占比增大;当应变幅为1.0%和1.2%时,疲劳源区全部为不含夹杂物试样表面;随应变幅自0.8%增至1.2%,源区位置逐渐由内部夹杂物向表面夹杂物、不含夹杂物的试样表面转移。在应变幅为0.8%时,建立了内部和表面夹杂物面积与低周疲劳寿命的定量关系式,研究了夹杂物种类对低周疲劳寿命的影响,在一定夹杂物尺寸范围内,SiO2夹杂物比Al2O3夹杂物对低周疲劳寿命危害更大,其原因在于SiO2夹杂物周围由于γ’相贫化区的存在而产生的粗大晶粒降低了合金的低周疲劳寿命,同时,研究了夹杂物距试样表面距离与低周疲劳寿命的关系。     

夹杂物对FGH96合金低周疲劳寿命的影响

通过人工植入夹杂物的方法,制备含不同尺寸Al_2O_3和SiO_2夹杂物的FGH96合金低周疲劳试样,在650℃下进行不同应变幅的低周疲劳试验,对试样断口进行观察、统计分析,定量研究了夹杂物的尺寸、位置、种类和外加载荷应变幅对低周疲劳寿命的影响,建立了低周疲劳寿命与夹杂物特性的关系。结果表明,应变幅为0.8%时,疲劳源区以内部夹杂物为主;当应变幅为0.9%时,疲劳源区内部夹杂物占比降低,而表面夹杂物和不含夹杂物的试样表面的占比增大;当应变幅为1.0%和1.2%时,疲劳源区全部为不含夹杂物试样表面;随应变幅自0.8%增至1.2%,源区位置逐渐由内部夹杂物向表面夹杂物、不含夹杂物的试样表面转移。在较低应变幅下,随夹杂物面积的增大,低周疲劳寿命降低。在一定夹杂物尺寸范围内,SiO_2夹杂物比Al_2O_3夹杂物对低周疲劳寿命危害更大,其原因在于SiO_2夹杂物周围由于γ'相贫化区的存在而产生的粗大晶粒降低了合金的低周疲劳寿命。当不考虑夹杂物面积时,夹杂物距试样表面距离对低周疲劳寿命的影响无明显规律;当夹杂物面积相同时,低周疲劳寿命随夹杂物距试样表面距离的增大而线性增大。其影响相对较小。     

增C方法对大型球墨铸铁件力学性能的影响

以球墨铸铁生产专用生铁、碳素废钢和回炉料作为基本炉料,采用中频感应电炉熔炼铁液,以增碳剂和FeSi作为调整C和Si元素的添加剂。对同一批次风电球墨铸铁件附铸试块化学成分、力学性能进行了对比分析,得出以下结论:(1)恰当地选用增C方法,可以在保证铸件力学性能合格率的同时提高生产效率;(2)倒包增C方法虽然能满足工艺要求,但由于w(C_增)量过大,仍然存在铸件力学性能不稳定的情况,在实际生产中尽可能避免或改进工艺;(3)对于w(C_增)量略小于0.15%的铁液,需改善增C方法,提高铸件球化质量。